Завдання для самостійної позааудиторної роботи

І. Засвоїти основний матеріал навчальної програми

1. Постулати хімічної кінетики. Закон дії мас. Принцип незалежності протікання хімічних реакцій. Принцип лімітуючої стадії.

2. Кінетика оборотних хімічних реакцій. Розрахунок кінетичних констант прямої та зворотної реакцій. Хімічна рівновага. Константа рівноваги. Приклади оборотних хімічних реакцій.

3. Кінетика паралельних хімічних реакцій. Математичний вираз закону дії мас для паралельних реакцій. Розрахунок кінетичних констант паралельних реакцій. Приклади паралельних хімічних реакцій.

4. Кінетика послідовних хімічних реакцій. Математичний вираз закону дії мас для послідовних реакцій. Розрахунок кінетичних констант послідовних реакцій. Приклади послідовних хімічних реакцій.

Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання

1. Як формулюється основний постулат хімічної кінетики? В чому полягає фізичний зміст константи швидкості реакції?

2. Що називають молекулярністю і порядком реакції? В чому причини незбігу цих величин? Для яких реакцій порядок і молекулярність завжди співпадають?

3. Які реакції називаються оборотними, паралельними, послідовними, супряженими? Наведіть приклади і кінетичні рівняння до них.

4. Як визначити графічно швидкість хімічної реакції? Константу швидкості?

5. Вкажіть порядок і молекулярність реакції гідролізу сахарози та реакцій виду: 2А+В → 3D, H₂ + I₂  2НІ.

Ііі. Розв’язати задачі

1. Покажіть, що реакція розкладання ацетону СН₃СОСН₃ → С₂Н₄ + Н₂ + СО є реакцією першого порядку, якщо концентрація СН₃СОСН₃ у часі змінюється таким чином:

   τ, хв	0	15	30
   с, моль/л	25,4	9,83	3,81

2. Визначте порядок реакції розкладання пероксиду водню, використовуючи такі експериментальні дані.

τ, хв	0	10	20	30	40
сН2О2, моль/л	2,5	0,9	0,32	0,12	0,04

Розрахуйте константу швидкості реакції при температурі досліду (25 °С).

3. Взаємодія азоту з киснем описується рівнянням: N₂+О₂ ↔ 2NO. Концентрація азоту дорівнює 1,2, а кисню – 2,2 кмоль/м³. Як зміниться швидкість реакції, якщо концентрацію азоту збільшити до 3,6 кмоль/м³, а концентрацію кисню зменшити до 1,1 кмоль/м³.

Самостійна робота на занятті

1. Виконання тестових завдань (перевірка домашньої самопідготовки).

2. Аналіз та обговорення основних питань теми, корекція вихідного рівня знань.

3. Виконання лабораторної роботи.

4. Обговорення та математична обробка експериментальних результатів.

5. Обговорення висновків та оформлення протоколу (залік лабораторної роботи).

Лабораторна робота Визначення константи швидкості реакції йодування ацетону

Інформаційна частина

Взаємодію ацетону з йодом у водному розчині можна передати наступним кінетичним рівнянням:

.

Процес є автокаталітичним, бо прискорюється під впливом одного із продуктів реакції – йона Гідрогену, а в нейтральному розбавленому водному розчині він протікає дуже повільно, але каталітично прискорюється кислотами.

Йодування ацетону протікає у дві стадії:

1. Оборотна реакція енолізації ацетону

.

2. Взаємодія йоду з енольною формою

.

Перша стадія проходить повільно, друга – швидко і практично до кінця. Тому швидкість процесу в цілому визначається швидкістю енолізації ацетону, вона пропорційна концентрації йонів Гідрогену, але не залежить від концентрації йоду, тобто, у відповідності з рівняннями:

– dC/dτ = k (C_aц,о – С_x) (C_H,0 +С_x), (8.1)

k = 1/(τ(C_aц,о – C_H,0 )) ln [C_aц,о (C_H,0 +С_x) / (C_H,0 (C_aц,о – С_x))], (8.2)

де C_aц,о – початкова концентрація ацетону; C_H,0 – початкова концентрація йонів Гідрогену; С_x – концентрація ацетону, який перетворився за час τ; τ – час від початку реакції до даного вимірювання.